【摘 要】
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铝土矿是极端风化作用的产物,也是Li的重要载体。由于其资源量巨大,对铝土矿中Li的富集机制和分布规律的研究将有利于找矿预测。贵州铝土矿矿集区中以务正道地区Li含量最高,而新民铝土矿矿床为其已知典型代表。本研究在Li同位素分析已取得的研究成果基础上,构思了可应用于铝土矿的Li同位素分析方案,为精确示踪物质来源与过程、进一步揭示矿区稀有金属成矿机制提供科学指导。本文将黔北新民铝土矿矿集区内矿体按倾向(
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铝土矿是极端风化作用的产物,也是Li的重要载体。由于其资源量巨大,对铝土矿中Li的富集机制和分布规律的研究将有利于找矿预测。贵州铝土矿矿集区中以务正道地区Li含量最高,而新民铝土矿矿床为其已知典型代表。本研究在Li同位素分析已取得的研究成果基础上,构思了可应用于铝土矿的Li同位素分析方案,为精确示踪物质来源与过程、进一步揭示矿区稀有金属成矿机制提供科学指导。本文将黔北新民铝土矿矿集区内矿体按倾向(北西-南东)和走向(北东-南西)进行野外调查、钻孔编录及测井资料的综合研究,采集了5个钻孔(ZKx1111、ZKx1114、ZKx11118、ZKx1526、BT200)的岩石样品。通过对钻孔剖面进行岩石学、矿物学分析发现:(1)总体上土状-半土状铝土矿矿段Li含量低,含矿岩系从底到顶Li含量有逐渐增大的趋势;(2)在倾向、走向两个方向Li含量无明显变化趋势,存在局部富集的现象;(3)当直接底板为黄龙组灰岩时形成的含矿岩系厚度大于当直接底板为韩家店群泥页岩时形成的矿体厚度,且含矿岩系中矿石组成类型越多,Li含量有增大的趋势;(4)不同自然类型铝土矿Li变化规律总体上遵循“单一少锂(主要矿物1～2种)、复杂富锂(主要矿物3～6种)”,受“高铝无锂(土状-半土状铝土矿)、无铝无锂(泥岩、炭质泥岩)、过渡有锂(含铝粘土岩、绿泥石岩、豆状铝土矿、碎屑状铝土矿等)、特殊高锂(铝质粘土岩、铝土岩)”控制。通过对研究区进行地球化学分析,发现含矿岩系与围岩存在较大的元素差异,其中矿体中Li、Sc、Ga等伴生元素富集。Cr/Ni、Zr/Ti、Nb/Ta比值综合判定铝土矿物质来源较为广泛,且新元古-中元古岩浆岩可能是最终物源;而Zr/Hf比值指示铝土矿与下伏地层韩家店群泥页岩有密切联系;Sr、Sr/Ba和V/Zr与Li的相关性均指示铝土矿主要在海陆过渡相中形成,也有部分陆相和海相,且海陆过渡相、陆相沉积环境比海相沉积环境更有利于Li的富集;Sr/Cu与Li相关性指示Li主要在温湿气候下易于富集,但干热气候中Li也有异常富集的趋势。研究区样品Li含量结合Li同位素分析发现:(1)研究区铝土矿(岩)较为均一的同位素组成(δ~7Li=-2.12‰～+2.41‰)与围岩宽泛的δ~7Li值(δ~7Li=-10.33‰～1.56‰)反应了矿层经历的极端风化过程;(2)研究区铝土矿(岩)δ~7Li值与大陆上地壳Li同位素组成(δ~7Li=0‰±2‰)相当,表明含矿岩系成矿过程经历的风化是十分漫长的;(3)在不同类型铝土矿中,土状-半土状铝土矿δ~7Li值低于成熟度较低的致密块状铝土矿,在铝土矿成矿过程中,虽然蒙脱石可以有效地束缚自身无差别吸附~6Li、~7Li不发生同位素分馏,但随着富铝脱硅作用加强、矿石抵抗淋滤作用能力减弱,~7Li优先进入水体,导致土状-半土状铝土矿δ~7Li值低于成熟度较低的致密块状铝土矿。
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